基于DPDK的云AC系统设计与实现

摘要

随着无线接入点AP越来越广泛地应用于WLAN部署，传统的胖AP在大规模部署中越来越表现出在集中控制和快速部署等方面的局限性，因此出现了轻量级AP接入方式。这种方式要求AC控制器集中对AP进行管理，并且在很多情况下也负责来自AP的流量集中转发。
　　本文围绕轻量级AP接入方式和云AC控制器系统架构，针对大规模AP接入部署以及AC转发性能问题，提出了一种高扩展性和高转发性能的基础设施网络模型。该模型通过对报文的数据通道进行虚拟化以满足多租户使用场景，并使用高性能数据平面研发套件DPDK来构建虚拟交换机以提高系统转发性能。本文的主要工作包括以下四个方面:
　　(1)基于OpenWrt的无线网络定制:通过对原始的OpenWrt无线三层网络的修改，组建了为AC集中转发提供接入的无线二层网络，其主要的方式为二层接入和三层接入的方式。
　　(2)基于DPDK PMD驱动的链路设计:本文主要设计了符合DPDK的PMD驱动规范的两种类型的虚拟链路，他们分别是基于vxlan的PMD虚拟链路和虚拟机PMD虚拟链路，主要功能为远程AP三层接入和虚拟机链路接入。
　　(3)多租户隔离虚拟交换机的设计与实现:利用vxlan的标志符和vlan标识作为租户流量特征，并将不同的租户的AP流量分担给不同的虚拟AC。
　　(4)虚拟AC的设计:将原始的OpenWrt三层转发功能移到虚拟机中，并且通过Linux命名空间来对多个虚拟的AC进行隔离来满足多租户的服务使用需求。
　　综上所述，本论文对基础设施网络进行虚拟化以满足虚拟网络多租户场景并利用DPDK来加速报文的转发以改善系统性能。与传统虚拟网络性能实验结果对比表明，本论文提出的基于DPDK的云AC系统能够更好地满足多租户AP场景，并且在转发性能上有较大提升。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标与内容

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

2 相关技术综述

2．1 云计算和网络功能虚拟化

2．1．1 云计算简介

2．1．2 开源云IaaS平台

2．1．3 网络功能虚拟化简介

2．2 WLAN相关技术

2．2．1 胖AP接入方式

2．2．2 轻型AP接入方式

2．3 OpenWrt网络简介

2．4 本章小结

3 云AC系统设计

3．1 云AC的NFV模型

3．2 云AC的系统架构

3．3 云AC的功能模块及其引用点

3．4 本章小结

4 基于OpenWrt的AP定制

4．1 Linux VLAN设备实现机制

4．2 Linux Bridge设备实现机制

4．3 二层网络接入定制

4．4 基于vxlan的隧道网络定制

4．4．1 VXLAN简介

4．4．2 Linux TAP设备简介

4．4．3 基于OpenWrt Tap设备的vxlan隧道

4．5 本章小结

5 云AC基础设施网络

5．1 DPDK简介

5．2 基于vxlan的PMD虚拟链路实现

5．2．1 Linux vxlan实现原理

5．2．2 DPDK KNI PMD链路实现原理

5．2．3 基于vxlan的PMD链路实现

5．3 虚拟机的PMD链路实现

5．3．1 DPDK内存映射机制

5．3．2 DPDK PMD链路规范

5．3．2 虚拟机PMD链路实现

5．4 虚拟交换机的实现

5．5 虚拟AC的实现

5．6 本章小结

6 云AC系统及其组件测试

6．1 虚拟机PMD链路转发能力测试

6．2 虚拟AC转发功能测试

6．3 AP流量接入测试

7 结论

7．1 工作总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简历

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